Земляное полотно на вечномерзлых грунтах (стр. 2 )

При устройстве замкнутых изолирующих прослоек (рис. 103) при водонепроницаемых одеждах в IV - V зонах устройства для осушения основания дорожной одежды не предусматриваются.

3.66. Изолирующие прослойки можно выполнять из следующих материалов:

грунта, обработанного битумом или другими гидрофобными материалами и укладываемого слоем толщиной 5 - 8 см;

рубероида или толя;

битумированной ткани, укладываемой в один или два слоя.

Для изоляции боковых стенок корыта можно применять любые из перечисленных материалов, однако для упрощения работ для этой цели рекомендуется толь или рубероид.

Листы толя или рубероида укладывают внахлестку. Поверхность листов в местах сопряжения с подпорным камнем и другими элементами конструкции дорожной одежды смазывается или заливается битумом.

3.67. Грунт, слагающий верхнюю часть земляного полотна, заменяют в тех случаях, когда, будучи увлажнен проникающими в него поверхностными водами, а также вследствие воздействия грунтовых вод имеет показатель консистенции более 0,25 и его несущая способность становится недостаточной.

Толщину слоя грунта, подлежащего замене, для земляного полотна автомобильных дорог следует назначать из расчета, чтобы она совместно с дорожной одеждой составляла в пределах II дорожно-климатической зоны 1,2 - 1,5, III - IV зон ,2 м.

Для замены используются дренирующие грунты, имеющие коэффициент фильтрации не менее 2 м/сут.

При замене грунта морозозащитные слои не предусматриваются.

Проектирование земляного полотна при реконструкции дорог

3.68. При реконструкции автомобильных дорог следует соблюдать следующие правила по проектированию.

Стремиться к максимальному использованию существующей дороги и, по возможности, не допускать тонких присыпок с двух сторон земляного полотна.

Уширение земляного полотна путем присыпок с двух сторон допускается только в случаях использования существующей дорожной одежды и при малых высотах насыпей, устраиваемых с пологими откосами для улучшения обтекания их снеговетровым потоком. В остальных случаях уширение земляного полотна следует предусматривать за счет присыпки с одной стороны, что упрощает земляные работы и обеспечивает более высокое их качество. В целях создания условий для применения дорожных машин (автогрейдеров, катков и т. д.) величину уширения допускается увеличивать по сравнению с требуемым уширением по расчету для данной категории дороги.

При насыпях высотой до 2 м, симметрично уширяемых с двух сторон, когда дорожная одежда располагается на существующем полотне, для досыпки можно применять любые грунты. При том же способе уширения, но при высоте насыпей более 2 м, пригодны только песчаные грунты, а на сухих участках допускаются супеси. Во всех случаях для уширения насыпей следует принимать грунты, имеющие коэффициент фильтрации больший, чем грунт существующего земляного полотна.

На полосе, занимаемой уширением, а также на откосах насыпей и выемок, подлежащих досыпке или срезке, необходимо предусматривать снятие растительного слоя и перемещение его на границу полосы отвода.

Если высота насыпи менее 2 м, то для обеспечения надежного сцепления досыпаемых грунтов с грунтом существующего земляного полотна достаточно предусмотреть разрыхление грунта откосов или нарезку на них борозд глубиной 0,2 - 0,25 м. При более высоких насыпях необходимо предусматривать нарезку на откосах уступов высотой до 1,5 м, придавая им уклон 50 ‰ в сторону дороги, если насыпь сложена из песчаных грунтов, или в полевую сторону, если насыпь сложена из глинистых грунтов.

На косогорных участках (полувыемка-полунасыпь) уширение земляного полотна следует предусматривать, как правило, за счет срезки верхового откоса, что обеспечивает необходимую устойчивость земляного полотна. В случаях, когда срезка верхового откоса вызывает чрезмерно большие объемы земляных работ или приводит к нарушению устойчивости откоса, уширение земляного полотна следует предусматривать за счет присыпки к низовому откосу земляного полотна с устройством в необходимых случаях подпорных стенок.

Если в полосе уширения земляного полотна имеются водоотводные канавы, то до начала работ по уширению следует предусматривать послойную засыпку канав с тщательным уплотнением таким же грунтом, какой был удален из них при постройке.

При реконструкции горных дорог вместо уширения существующего земляного полотна может предусматриваться строительство раздельной проезжей части на самостоятельном земляном полотне. При этом должны быть соблюдены требования к плавности сопряжения участков дороги, чтобы положение оси раздельных участков являлось закономерным продолжением смежных участков объединенной дороги.

Во всех случаях способ уширения земляного полотна должен приниматься на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

При любом способе уширения земляного полотна должно быть обеспечено надежное сопряжение присыпаемого грунта со слежавшимся грунтом существующей насыпи.

При уширении земляного полотна должны предусматриваться мероприятия по благоустройству полосы отвода (засыпка глубоких канав и резервов, декоративное озеленение полосы отвода, ликвидация деревьев, расположенных ближе 5 м от края проезжей части).

При реконструкции автомобильных дорог должно обеспечиваться условие по минимальному возвышению поверхности покрытия над источниками увлажнения и средним многолетним уровнем снегового покрова. Если требуется сравнительно небольшое поднятие земляного полотна (насм), то при хорошо сохранившейся дорожной одежде и отсутствии пучин можно ограничиться только усилением дорожной одежды. При этом должен быть предусмотрен надежный поверхностный водоотвод от земляного полотна.

3.69. Если на реконструируемых дорогах имеются пучинистые участки с деформациями земляного полотна и дорожных одежд, то в проекте следует предусматривать переустройство таких участков с устранением причин пучинообразования. В этих случаях могут предусматриваться следующие мероприятия:

устранение источников увлажнения земляного полотна путем организации поверхностного водоотвода с придорожной полосы, понижения уровня грунтовых вод или перехвата грунтовых вод, поступающих со стороны косогора;

замена пучинистых грунтов устойчивыми грунтами;

прерывание поднятия воды из увлажненных глубинных слоев грунта путем устройства в земляном полотне водонепроницаемых прослоек или прослоек из дренирующих грунтов;

предохранение земляного полотна от промерзания путем устройства под дорожной одеждой теплоизолирующих прослоек.

Выбор противопучинных мероприятий должен производиться на основе технико-экономического анализа их эффективности.

Во всех случаях противопучинные мероприятия должны сопровождаться укреплением обочин, исключающим просачивание через них воды в основание дорожной одежды.

3.70. При проектировании реконструкции автомобильных дорог нередко приходится решать вопросы, связанные с укреплением сохраняемых откосов земляного полотна и повышением их устойчивости.

Поверхностные деформации откосов следует засыпать грунтом земляного полотна. Для этого необходимо предусматривать нарезку на откосе борозд с учетом глубины сплыва и укладку грунта горизонтальными слоями с тщательным уплотнением.

В местах выхода на откосы выклинивающихся родников необходимо предусматривать устройство трубчатой дрены диаметром 0,15 м с обратным фильтром из чистого морозостойкого щебня или гравия с отводом воды в понижения местности. С этой целью предусматривают подрезку откоса снизу с устройством полки шириной 1 - 3 м (в зависимости от глубины выемки) и после устройства дрены засыпку ее морозо - и водоустойчивым грунтом (рис. 104, а).

Для повышения устойчивости верхней части откоса глубокой выемки следует предусматривать устройство перехватывающего дренажа глубиной до 3 м на расстоянии не менее 5 м от ее бровки (рис. 104, б).

Рис. 104. Мероприятия по повышению устойчивости откосов земляного полотна автомобильных дорог

а - устройство полки; б - сооружение заоткосного дренажа; в - устройство упорной призмы; 1 - кювет; 2 - откос в водоносном слое; 3 - полка; 4 - водоносный слой; 5 - суглинок; 6 - депрессионная кривая; 7 - водоупорный слой; 8 - трубчатый дренаж; 9 - сплав увлажненного откоса; 10 - надоткосный дренаж; 11 - упорная призма

В случаях полного нарушения устойчивости откосов выемок решения по их укреплению следует принимать индивидуально после подробных инженерно-геологических обследований.

В целях повышения устойчивости откосов, сложенных из легко выветривающихся грунтов, следует предусматривать устройство с низовой стороны упорной призмы из галечника, гравия или гравелистого песка (рис. 104, в).

После проведения указанных мероприятий по повышению устойчивости откосов следует предусматривать укрепление поверхности откосов посевом трав, грунтом, обработанным битумной эмульсией, сборными бетонными элементами и другими средствами и сооружениями.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Оценка степени засоленности грунтов

Согласно ГОСТ по степени засоленности полускальные грунты подразделяются на: незасоленные - содержание легко - и среднерастворимых солей менее 2 % массы абсолютно сухого грунта и засоленные - содержание указанных солей 2 % и более массы абсолютно сухого грунта. Обломочные грунты по степени засоленности делятся на незасоленные, в которых при песчаном заполнителе менее 40 % или глинистом менее 30 % содержание указанных солей менее 2 %; при содержании песчаного заполни% и более, а глинистого - 30 % и более содержание солей соответственно 0,5 и 5 %. Засоленными считаются грунты, в которых содержание указанных солей больше, чем в незасоленных. По степени засоленности песчаные грунты, супеси, суглинки и глины определяются по указанному ГОСТ .

При проектировании земляного полотна и водоотводных сооружений рекомендуется пользоваться оценкой степени засоленности грунтов по СНиП 2.05.02-85, табл. 3, прил. 2.

К легкорастворимым солям относятся: хлориды - NaCl, KCl, CaCl, MgCl; бикарбонаты - NaНСО3, Са (НСО3) 2, Mg (HCO3) 2; карбонат натрия Na2 CO3, сульфаты магния и натрия - MgSO4, Na2 SO4. К среднерастворимым солям относятся гипс CaSO4 × 2H2 O и ангидрит CaSO4.

К слабозасоленным грунтам относятся грунты со средним суммарным содержанием легкорастворимых солей менее 0,5 % в V дорожно-климатической зоне и менее 0,3 % в остальных зонах, если эти грунты содержат легко растворимых солей более 0,25 % Na2 SO4 + MgSO4 должны быть более 5 %.

Качественный характер (вид) засоления можно установить по отношению содержания ионов Cl′/SO4″ в водной вытяжке, выраженному в миллиэквивалентах на 100 г сухого грунта.

Засоление называется содовым при содержании в грунте ионов СО3″ и НСО3′ свыше одной трети суммарного содержания ионов Cl′ и SO4″.

Степень и качественный характер засоления определяют в период наибольшего накопления солей в верхних слоях грунтов (июль - август), а в орошаемых районах - осенью.

При химическом анализе водной вытяжки из грунта определяются следующие компоненты: Cl′, SO4″, СО3″, НСО3′, + ; , , сухой остаток и рН.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Программа для автоматизированного расчета устойчивого поперечного профиля насыпей

Программа предназначена для автоматизированного проектирования профиля насыпи из грунтов с различными физико-механическими свойствами, а также других естественных откосов с обеспечением расчетного коэффициента устойчивости по методу круглоцилиндрических поверхностей.

Исходные данные для расчета: свойства грунта - плотность, пористость, расчетный угол внутреннего трения и удельного сцепления, отметка грунтовой воды.

Программа «УСОТ-9-ЕС» составлена на ЭВМ ЕС-1020 и ЕС-1026. На печать выдаются координаты точек запроектированного поперечного профиля равноустойчивого откоса и коэффициенты устойчивости.

Разработана на языке «ФОРТРАН-IV» ПромтрансНИИпроектом Госстроя СССР. Адрес: Москва, просп. Вернадского, 29.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Программа для автоматизированного расчета оптимальной высоты насыпи на болоте для железных дорог

Программа предназначена для автоматизированного расчета минимальной толщины насыпного слоя на болоте из условий обеспечения допустимых напряжений в рельсе, для путей узкой колеи (750 мм) и нормальной колеи (1520 мм) при различных нагрузках.

Исходные данные для расчета: модуль упругой деформации грунта насыпи, ее высота, коэффициент пористости грунта, мощность торфяной залежи, толщина балласта, допустимое напряжение в рельсе, модуль упругости в рельсе, вес локомотива, его расчетная скорость, ширина и длина шпалы.

Программа «Р1041» составлена на ЭВМ-222 с транслятором ТА-1м. На печать выдаются: коэффициент пористости торфа, мощность залежи, модуль деформации грунта насыпи, напряжение в рельсе, оптимальная высота насыпи, осадка ее основания, прогиб рельса, сила давления рельса на шпалу, напряжение под шпалой.

Разработана на языке «АЛГОЛ-60» канд. техн. наук (Калининский политехнический институт). Адрес: г. Калинин, Первомайская наб., 17, КПИ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Программа для автоматизированного расчета оптимальной высоты насыпи на болоте для автомобильных дорог

Программа предназначена для определения оптимальной высоты насыпи, сооружаемой на болоте, исходя из условия достижения величины допускаемого упругого прогиба запроектированной дорожной одежды нежесткого типа.

Исходные данные для расчета: ширина проезжей части и обочин, заложение откосов, коэффициент пористости грунта насыпи, модуль упругости на уровне низа дорожной одежды, модуль упругости грунта насыпи, глубина болота, коэффициент пористости торфа, степень его разложения, модуль деформации.

Программа «Р1042» составлена на ЭВМ М-222 с транслятором ТА-1м. На печать выдаются: требуемый общий модуль упругости на уровне низа дорожной одежды, эквивалентный общий модуль упругости, глубина болота, коэффициент пористости грунта насыпи, степень разложенности торфа, модуль упругости грунтов насыпи и ее оптимальная высота.

Разработана на языке «АЛГОЛ-60» канд. техн. наук (Калининский политехнический институт). Адрес: г. Калинин, Первомайская наб., 17, КПИ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Требования к вечномерзлым грунтам для сооружения земляного полотна

Для сооружения железнодорожных насыпей можно применять вечномерзлые грунты с характеристиками, приведенными в табл. 33.

Таблица 33

Характеристики мерзлых грунтов	Грунты	Льдогрунтовая масса
сыпучемерзлые	сухомерзлые	твердомерзлые	льдонасыщенные
Суммарная влажность (льдистость), %	0 - 3	3 - 6		21 - 38	38 - 99
Степень водонасыщения (льдонасыщения)	0 - 0,01	0,01 - 0,1	0,1 - 0,8	0,8 - 0,9	0,9
Коэффициент пористости	0,48 - 0,63	0,5 - 0,66	0,56 - 0,71	0,71 - 0,9	0,9
Коэффициент просадочности при оттаивании (термопросадочность)	0	0 - 0,01	0,01 - 0,04	0,05 - 0,2	0,2
Тип льда-цемента (криогенная структура)	Контактный	Контактный и пленочный	Пленочный и поровый	Поровый и базальный	Базальный
Тип криогенной текстуры	-	Массивная	Массивная	Массивная, редко слоистая и сетчатая	Сетчатая (блоковая)
Прочность на раздавливание, МПа	-	0 - 1	1 - 30	9 - 20	9 - 15
Прочность по ударнику СоюздорНИИ (при температуре -5 °С	-	10	1
Наименование по СНиП II-18-76 и ГОСТ	Сыпучемерзлые	Твердомерзлые	-	Пластичномерзлые	-

Свойства вечномерзлых грунтов, приведенных в табл. 33, характеризуются следующими показателями:

1. К сыпучемерзлым относятся мерзлые (мороженые) песчаные грунты, не сцементированные льдом из-за малой влажности, с суммарной влажностью до 3 %, а также пески пылеватые с влажностью не более 8 %.

2. К сухомерзлым относятся мерзлые песчаные грунты с суммарной влажностью до 6 %, гравийно-песчаные грунты с влажностью заполнителя до 6 %. Прочность на сдвиг при температуре минус 0,8 °С до 0,5 МПа не превышает усилий резания серийными землеройными транспортными машинами. Прочность их на раздавливание не более 1 МПа.

3. К твердомерзлым относятся мерзлые песчаные грунты, прочно сцементированные льдом, с хрупким разрушением и практической несжимаемостью. При дроблении и уплотнении пористость их возрастает, а при вытаивании льда цемента наблюдается деформация за счет уплотнения структуры скелета. Мерзлые мелкие пылеватые пески также относятся к твердомерзлым при суммарной влажности от 6 % до полной влажности 20 %.

4. К льдонасыщенным относятся мерзлые грунты, прочно сцементированные льдом с суммарной влажностью до полной влагоемкости% при степени водонасыщенности (льдонасыщения) 0,8 - 0,9. Под нагрузкой эти грунты проявляют свойства ползучести, течения, при оттаивании скелет грунта деформируется под гидростатическим напором избыточной воды, поступающей из пор. На откосах из таких грунтов образуются сплывы, оползни, солифлюкционные процессы с образованием пологих террас.

5. В льдогрунтовой массе частицы и агрегаты грунта находятся во взвешенном состоянии и не образуют скелета. Пригодность такой массы оценивают по показателю уплотняемости и мгновенно сдвиговой прочности при суммарной влажности образцов, (%): 0 - 3, 3 - 6, 6 - 14,,иПоказатель уплотняемости определяют на приборах ЦНИИСа и СоюздорНИИ, а прочностные характеристики - по соответствующим ГОСТам, причем прочность мерзлого грунта определяется гидростатическим взвешиванием по ГОСТ .

По технологической пригодности для сооружения земляного полотна автомобильных дорог используются мерзлые песчаные, глинистые и торфяные грунты. Криогенная характеристика песчаных грунтов и условия их разработки приводятся в табл. 34, 35 и в соответствии СНиП II-18-76.

При проектировании насыпей на термопросадочных грунтах необходимо предусматривать увеличение высоты насыпи на осадку основания, образующуюся за счет уплотнения оттаивающих льдистых грунтов, а также обжатия мохово-растительного слоя и с учетом технологии сооружения насыпей самосвалами. Величины таких фактически образующихся осадок, определенных замерами на строившихся линиях на северо-востоке, Полярном Урале, Ямале и Западной Сибири, приведены в табл. 36. Осадки позволяют определить скрытые (дополнительные) объемы грунта, необходимые для сооружения насыпей высотой до 2 м на конец строительного периода, на 2-й и 3-й годы эксплуатации линии, принимаемые за расчетные.

По увлажненности грунты для сооружения автодорожного полотна должны отвечать требованиям табл. 37.

Таблица 34

Разновидность песчаных грунтов по степени цементации льдом и льдистости	Суммарная влажность	Степень заполнения льдом и водой пор мерзлых грунтов	Коэффициент пористости	Коэффициент просадочности при оттаивании	Криогенная текстура	Степень влажности при оттаивании
Сыпучемерзлый	< 3	0,0 - 0,01	0,48 - 0,63	0	Отсутствует	Воздушно-сухой
Сухомерзлый	3 - 7	0,01 - 0,1	0,5 - 0,66	0 - 0,01	Массивная	Маловлажный
Твердомерзлый, малольдистый	7 - 22	0,1 - 0,8	0,56 - 0,71	0,01 - 0,04	Массивная и сетчатая	Маловлажный и влажный
Пластично-мерзлый и льдистый	> 22	> 0,8	> 0,71	> 0,04	Слоисто-сетчатая	Водонасыщенный

Таблица 35

Разновидность мерзлых песчаных грунтов	Условия разработки	Содержание мерзлых комьев крупнее 25 см при разработке, %	Условия применения	Минимальный коэффициент уплотнения	Относительная осадка при оттаивании в насыпи, доли ед.
в мерзлом состоянии	после оттаивания
Сыпучемерзлый Wf £ 3 %	Без рыхления	0	Без ограничений	0,95	0,95	0
Сухомерзлый 3 % < Wf < 7 %	То же	< 50	Размер мерзлых комьев не должен превышать 30 см	0,92	0,95	> 0,03
Твердомерзлый 7 % < Wf < 22 %	С предварительным рыхлением	50 - 80	В смеси с сыпучемерзлым грунтом В нижней части насыпи содержание мерзлых комьев размером до 30 см - не более 50 %	0,87	0,95	0,08
Пластичномерзлый Wf > 22 %	То же	> 80	Только для заготовки в бурты с последующим оттаиванием и просушкой	Не нормируется

Примечание. Wf - суммарная влажность.